科學家推出(chū)光(guāng)移動水滴技術 (2004-08-13)
發布(bù)時間:2007-12-04
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美國(guó)亞曆桑那州立大學的科學家藉由(yóu)將納米線(nanowire)覆蓋在矽表麵上,首度(dù)成(chéng)功地僅憑紫外光照射就能(néng)移(yí)動水滴。這項技術未來可望應用(yòng)在微流(microfluidic)組件上,或許將有助於藥物輸送等應用。
該研究小組先在矽(guī)表麵上隨意沉積了(le)直徑20-50納米的矽納米線,然後在納米線(xiàn)上覆蓋單分子層(céng)光致色變(photochromic)的(de)spiropyran分子,這種有機分子在(zài)照射紫外光之前是(shì)拒水性的。事實上(shàng),荷葉也是利用類似的效應來(lái)趕走水滴──葉(yè)麵上覆蓋了直徑約1納米的拒(jù)水性蠟質結晶行。
位於表(biǎo)麵的水珠如果往(wǎng)前的接觸角(contact angle)大於後退的接觸角,水珠就會向前移動。以波長366納米的紫外光照射,能讓spiropyran分子轉(zhuǎn)變成親水性,接觸角因而降(jiàng)低。在平滑表(biǎo)麵上,這個降幅為12°,尚(shàng)不能使水珠移動,因為在光滑表麵上,可(kě)見光的照射(shè)所引起的前後接(jiē)觸角差值變化(huà)(contact angle hysteresis)可達37°。相形之下,在納米線的表麵,接觸角差值變化(huà)隻有17°,而紫外光造(zào)成的降幅為23°,幾乎是光滑平麵的兩倍。這兩個因素相(xiàng)加(jiā)的結果,造成前進(jìn)的接觸角變大而後退的接觸(chù)角變小,於是水珠會朝向(xiàng)紫外(wài)光源移動。
以波長450-550納米的可見光照射,能使spiropyran分子恢複拒水性,因此上述過程是可逆的。以光來移動分子使科學家得以免除使用電場、氣泡或微(wēi)機械幫(bāng)助,前兩者(zhě)可能(néng)會使樣品變質,後者則既昂貴又(yòu)不易修理。研究人員表示,這項(xiàng)發現為流體運動的強化及電濕潤(electrowetting)/熱濕潤(thermowetting)微流係統的控製,指出了一個條方(fāng)向。